煤矿开采学word版中矿大(1)

1、第一章 煤矿开采的基本概念1.1煤田开发的概念一、煤田和矿区1、煤田：由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带称（自然形成）。2、矿区：开发煤田形成的社会组合称矿区（社会的）。（目前，矿区和当时编书出版时的意义不一样，说明其区别）煤田，面积大，储量多，大到数百、数千平方公里，多到数亿、数百亿吨。小的，可以由一个矿区开发，大的,可以由几个矿区开发，有时，一个矿区还可以开发多个煤田。北京矿务局（现在的京煤集团）开发两个煤田，如下图。淮南矿区开发三个煤田：舜耕山煤田，八公山煤田，潘谢煤田（书上图1-1）。（也可以利用CAI课件中的图讲解）二、井田1、井田：划分给一个矿井开采的那一部分煤田称为井田。矿井：组

2、成矿区的社会单元（开发井田的社会组合）。井田有多大？矿区总体设计的关键。（讲述普查、详查、精查之间的关系及内容）。井田范围，走向长，大型（7.0km）、中型（4.0 km）、小型（1.5 km）。倾斜宽（平面投影）。2、煤田划分为井田的原则：1）、充分利用自然条件划分。利用大断层、褶曲、铁路、公路、河流、城镇等，如上图。2）、有合理的尺寸3）、有足够的储量。与生产能力、服务年限有关。4）、处理好相邻矿井之间的关系，如浅部、深部。如下图。3、煤田划分为井田的方法1）、垂直划分。切豆腐块2）、水平划分。以一定标高为界3）、按煤组划分（近水平煤层情况）。1.2 矿山井巷名称和井田内的再划分一、矿山井

3、巷名称1、矿山井巷：在地下开采中，为提升、运输、通风、排水、动力供应等需要而开掘的井筒、巷道和硐室总称为矿山井巷。2、矿山井巷的分类根据分类的不同，分成不同的类型。（图1-3）1）、按空间形态分：垂直（立） 水平（平）2）、按应用范围分：（1）开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务的巷道，如井筒、水平打巷、井底车场。（2）准备巷道：为一个采区或几个区段服务的运输、通风等巷道；（3）回采巷道：直接为采煤工作面服务的巷道。 倾斜（斜）二、煤层的分类根据分类的条件不同，按以下几种情况分类：1）、按厚度分为：（1）、薄煤层，厚度为 可采厚度1.3 m；（2）、中厚煤层，厚度为 1.33.5m；（3）、厚

4、煤层，厚度为3.510m；（4）特厚煤层：厚度为10 m以上。2）、按倾角分为：（1）、近水平煤层，倾角为 00120；（2）、缓斜煤层，倾角为120250；（3）、倾斜煤层，倾角为 250450； （4）急倾斜煤层，倾角为450900。3）、按煤层厚度的变化情况分为：稳定煤层、较稳定煤层、不稳定煤层、极不稳定煤层。（1）、稳定煤层：在井田范围内，煤层全区发育，煤层厚度变化不大，全区可采；（2）、较稳定煤层：在井田范围内，煤层绝大部分发育，煤层厚度变化不太大，全区大部分可采；（3）、不稳定煤层：在井田范围内，煤层局部发育，煤层厚度变化较大，全区少部分可采；（4）极不稳定煤层：在井田范围内，煤层

5、仅极少部分发育，煤层厚度变化极大，只为串珠状和鸡窝状的形态；三、矿井生产能力与井型1、矿井生产能力：指矿井的设计年生产能力，单位用万t/a或Mt/a表示（矿井生产能力是设计计划任务书给定的，是系列化的，不能随便给定，如100万吨、75万吨，目前，按国际通用方法用Mt/a）。2、井型：按照矿井生产能力的大小不同，将其划分为不同的级别，以此定为不同的级别，成为不同的井型。1）、小型井：9、15、21、30（万t/a）；2）、中型井：45、60、90（万t/a）；3）、大型井：120、150、180、240（万t/a）；4）、特大型井：300、400、500、600、800、1000、1200、15

6、00、2000、5000（万t/a）。而1200、1500、2000、5000（万t/a）的矿井多数为露天矿井。（转化成Mt/a）四、露天矿开采与地下开采的概念1、露天开采：从散露的地表直接采出有用矿物的方法叫露天开采；（书上图1-2）2、地下开采：从地面开始掘进井硐通达有用矿体，然后采出它们，这样的方法称之为地下开采；（书上图1-3）3、露天开采与地下开采相比较所具有的特点：1）、优点：（1）.产量大，一般可达5001200万吨，有的可达5000万吨；（2）.劳动效率高，一般为3.028.0吨/工，是井工开采的数倍，有的达到书十倍；（3）.生产成本低，大约是井工开采的50%； （4）.资源回

7、收率高，达90%以上；（5）.作业空间不受限制； （6）.木材、电力消耗少；（7）.建设速度快，产量有保证，生产安全，劳动条件好； 2）、缺点：（1）.占用土地多，污染环境； （2）受气候影响大；（3）对矿床赋存要求严格。五、井田内的再划分 1、非近水平煤层的划分： 1）、划分为阶段阶段：在井田范围内，按一定标高，沿倾斜方向每隔一定的距离，一般为500m2000m，将井田划分为沿走向的若干个长条部分称为阶段； 图1-4 分 成 阶 段 2）、阶段内的划分：（1）划分为采区采区：在阶段内，根据地质条件和设备水平等条件的不同，沿走向每隔1000m4000m，划分成具有相对独立的生产系统的开采区域，

8、叫采区，它是矿井生产的基本单元；（书上图1-5）（2）划分为条带：当煤层倾角比较小时，即小于150时，可以考虑采用倾斜长壁开采。（图1-7）条带：在阶段内，根据地质条件和设备水平等条件的不同，沿走向每隔100m350m，划分成可以进行开采的单元，每一个单元称为条带；图1-7 分 带 式 布 置当井田的走向长度比较长时，每512个条带划分为一个区域，使其具有相对独立的生产系统，此区域也可以称为带区； （3）划分为分段分段：当井田的走向长度比较短时，如达到4000m以下，并且沿走向没有沿倾斜方向的断层，则沿倾斜方向每隔100m350m，划分成可以进行开采的单元，每一个单元称为一个分段； （图1-1

9、3）3）、采区内的划分划分为区段：在采区范围内，按一定标高，沿倾斜方向每隔一定的距离，一般为100m350m，将采区划分为沿走向的若干个长条部分，每一个部分称为区段；（书上图1-5）2、近水平煤层的划分：1）、划分为盘区盘区：在近水平煤层中，不能划分为阶段，在大致是煤层的倾斜方向上，在大约3000 m4000m的范围内，在中部布置开采水平大巷（可以有回风大巷），然后在大巷两侧沿大致走向方向，每隔1000m4000m，划分成具有相对独立生产系统的单元，每一个单元称为盘区；（图1-8）（如果沿倾斜方向的距离大于5000 m，可以考虑布置两条大巷）2）划分为条带：大巷两侧沿大致走向方向，根据地质条件

10、和设备水平等条件的不同，沿走向每隔100m350m，划分成可以进行开采的单元，每一个单元称为条带；（图1-7）同样，与非近水平煤层相类似，当井田的走向长度比较长时，每512个条带划分为一个区域，使其具有相对独立的生产系统，此区域称为带区； 3）划分为分段分段：当井田的走向长度比较短时，如达到4000m以下，并且沿走向没有大致沿倾斜方向的断层，则沿倾斜方向每隔200m350m，划分成可以进行开采的单元，每一个单元称为一个分段； 同非近水平煤层的情况一样，每一个分段布置一个工作面，沿走向从井田的一侧向另一侧推进、采煤，直到井田边界。（图1-13）4）、盘区内的划分划分为区段：在盘区范围内，沿大致倾

11、斜方向每隔一定的距离，一般为150m350m，将采区划分为沿走向的若干个长条部分，每一个部分称为区段；（同采区的情况）3、划分成区域在有些井田中，因为生产能力很大，面积也很大，不能够直接划分成阶段或盘区，而是划分成区域，每一个区域相当于一个小“井田”，煤炭的运输集中，而辅助生产各自独立。（图1-16）第二章 井田开拓的基本概念（书上第十六章）2. 1 矿井储量 生产能力 服务年限一、矿井储量1、地质储量：在井田范围内所包含有的煤层的所有计算出的煤炭储量，包括平衡表内和平衡表外储量1）、平衡表内储量：在目前的技术经济条件下，所要求的煤层质量指标（灰分、发热量等）达到可以利用的、其指标符合要求且在

12、目前技术条件下能够采出的储量（A+B+C+D）。2）、平衡表外储量：目前尚难利用将来可能会利用，目前技术条件不能够采出而将来能够采出的储量。2、工业储量Zg：经过勘探，其煤层厚度和质量均合乎开采要求，而地质构造又比较清楚的平衡表内储量。A+B+C（+0.5D）。（说明A、B、C、D各级别的意义）1、 矿井设计储量：在矿井设计中，由工业储量减去永久煤柱的损失量。 Zs=(ZgP1)Zs：矿井设计储量； Zg：工业储量P1：永久煤柱的损失量，包括井田境界煤柱、断层煤柱、铁路、公路、河流、城镇、重要建筑等需要保护的煤柱；4、矿井设计可采煤量 Zk=(ZsP2) C Zk：矿井设计可采煤量； P2：包

13、括工业广场煤柱、井筒保护煤柱、水平大巷保护煤柱、阶段分界煤柱、主要上下山保护煤柱，可以定义为暂时煤柱。 C：矿井设计的采区回采率 ，分为三类：厚煤层 75%，中厚煤层80%，薄煤层 85%。5、 各类储量之间的关系 矿井设计可采储量 矿井设计储量 （矿井可采储量) 工业储量 永久煤柱损失 设计损失量 能利用储量 (A+B+C) 矿井地质储量 (A+B+C+D) 远景储量(D)暂不能利用储量 二、矿井生产能力井型大小的确定，在划分时就需考虑储量，尺寸。1、储量：指工业储量。大型井，投资多，应有较长的生产期（服务年限），储量应大。下表是在一般情况下，矿井和第一开采水平的最低服务年限。（服务年限的计

14、算，后面会讲到）2、开采能力：矿井生产条件能保证的原煤生产能力。主要是采区的生产能力与同时生产的采区数。同采采区数与井型有关。600万及以上，67个以上；400500万，46个；240、300万，34个；150、180万，23个；120万及以下，12个。3、生产环节能力提升、运输、通风、排水、供电、井底车场通过能力等等。各环节能力，一般按设计能力进行设计，如果设备特殊，可能成为限制矿井生产能力的因素。4、安全生产条件：主要是指瓦斯、通风、水文地质等因素。这四个因素储量是基础，开采能力是关键，各环节能力应配套，安全生产条件必须保证。三、矿井服务年限1、计算公式： ：矿井服务年限，年；：矿井设计生

15、产能力，万t/a或Mt/a；K：储量备用系数，取 1.31.5。2、储量备用系数的意义： 考虑两个方面原因：1）、由于在地质勘探过程中，很多地质构造不能完全控制，包括断层、褶皱、岩浆岩侵入带、陷落柱等，加大了煤柱的损失量；2）、由于国民经济建设和发展的需要，市场需要煤炭，煤炭的需求量增加，而在矿井设计中，各个生产环节均有富裕能力，当实际地质条件与精查地质报告所提供的资料相差不大是，实际的矿井生产能力会提高，从而使实际的产量增加；鉴于以上两个原因，在计算矿井服务年限时，需要留有富裕量。计算矿井服务年限、水平服务年限都可用此公式。采区的服务年限计算时，是否需要可由教师来确定。不同设计矿井生产能力所

16、要求的矿井设计服务年限及第一开采水平设计服务年限见下表矿井设计生产能力（万吨年）矿井设计服务年限（年）第一开采水平设计服务年限（年）煤层倾角25=254545600及以上80403005007035120240603025204590502520152.2 开拓方式的概念及分类开拓方式：开拓巷道的布置方式通称开拓方式；一、开拓方式的分类（井筒 ：由地面通达矿体的巷道）1、按井筒形式分：立、斜、平、综、分区域；2、按水平数的多少分：单水平、多水平；3、按开采准备方式分：上山式、下山式、上下山式、混合式；2、 按开采水平大巷的布置方式分：分煤层大巷、集中大巷、分组集中。开拓方式立 井斜 井平 硐综

17、 合单水平多水平上下山上 山上下山混 合分层大巷集中大巷分组集中大 巷如立井单水平上下山（采区）式、立井多水平上下山（采区）式、立井多水平上山（采区）式、立井多水平上山及上下山混合（采区）式（图16-6），绘出关系图形如上图。二、开拓应解决的问题1、确定井筒的形式，数目及其配合。合理选择井筒及工业广场的位置。2、合理地确定开采水平数目和位置（标高）3、布置大巷和井底车场。4、确定矿井开采程序，做好水平的接替。5、进行矿井开拓延深，深部开拓及技术改造。 三、确定井田开拓方式的原则1、贯彻执行有关煤炭工业的技术政策，初期工程量应少（多、快、好、省、高、安）。2、合理集中开拓部署，生产系统简单；3、

18、合理开发国家资源，减少煤炭损失；4、执行煤矿安全规程；5、尽可能采用目前国家能够提供的新技术、新设备、新工艺；6、有条件时，不同煤种、煤质的煤分别开采。第三章 井田开拓方式（书上第17章内容）3.1 立井开拓一、示例一 （利用CAI课件中的图讲解）（图17-1）立井、多水平、分区式、上山开拓，第一水平260，第二水平400。1、掘进顺序（矿井的建井计划、工程排队）掘进顺序掘进顺序主井副井井底车场主石门运输大巷回风大巷回风石门风井采区准备巷道采煤工作面采煤工作面采区 采 区2、生产系统 1）、煤，2）、料（设备），3）、风，4）、延深情况；新鲜风流污风风流煤 流主井副井井底车场主石门运输大巷回风

19、大巷回风石门风井采区准备巷道采煤工作面采煤工作面采区 采 区3、各个巷道的作用：1）、主井：用于提升煤炭，有时兼作回风用的立井，称主立井，简称主井。 2）、副井： 用于矿井辅助提升，兼作进风用的立井，称副立井，简称副井。 3）、风井：专门用于回风用的立井，称回风立井，简称风井。4）、井底车场：位于井筒附近，联结主、副井及开采水平主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是联结井下运输和井筒提升的枢纽。 5）、主石门：位于开采水平，与煤层走向直交或斜交，联结井底车场和开采水平主要运输巷道，主要服务于开采水平煤炭运输的水平巷道。6）、运输大巷：位于开采水平，与煤层走向基本平行，和主石门及采区上、下山直接

20、相连，主要服务于开采水平煤炭运输的水平巷道。 7）、回风大巷 : 位于开采水平上部，与煤层走向基本平行，和回风石门及采区上山直接相连，为开采水平回风服务的水平巷道。 8）、回风石门 : 位于开采水平上部，与煤层走向直交或斜交，联结回风大巷和风井，为开采水平回风服务的水平巷道。二、示例二（利用CAI课件中的图讲解）（图17-2）立井、单水平、分带式开拓。15时采用。三、示例三 （利用CAI课件中的图讲解）利用（图17-1）立井、单水平、上下山开拓四、立井井筒的设备设备的选择与矿井生产能力密切相关。矿井生产能力( Mt / a )主井井筒装备副井井筒装备0.3一对双层单车(1t)罐笼一对单层单车

21、(1t) 罐笼0.6一对 6t 箕斗一对双层单车 (1t) 罐笼0.9一对 9t 箕斗一对双层单车 (1.5t) 罐笼1.2一对12t 箕斗一对双层单车 (3t) 罐笼1.5一对16t 箕斗一对双层单车 (3t) 罐笼1.8一对16t 箕斗一对双层单车 (3t) 罐笼一个双层单车(3t) 罐笼带重锤2.4两对12t 箕斗一对双层双车 (1.5t) 罐笼一个双层单车(5t) 罐笼带重锤3.0两对16t 箕斗一对双层双车 (1.5t) 罐笼一个双层单车(5t)或双层双车(1.5t) 罐笼带重锤（利用CAI课件中的表讲解）（主、付井的工作，设计中井筒的大小用直经表示）五、风井的布置形式（利用CAI课

22、件中的图讲解）中央式（并列式、分列式）、两翼对角式、采区分区独立式、混合式。并列式时，一般用主井通风，其井塔需密闭，漏风15%，进风时风速 6m/s；（图18-12、13、14、15）3.2 斜井开拓一、片盘斜井（利用CAI课件中的图讲解）（图17-4）是斜井开拓中最简单的开拓方式。每一阶段只能布置一个区段内的工作面，也叫整阶段连续式开采。多用于小型井。大、中型井的初期可用若干对片盘，后期建集中井。二、集中斜井（一般就叫斜井）1、示例（图17-3）（利用CAI课件中的图讲解）此为斜井，多水平，分区式上山开拓，与立井开拓相比，井筒形式不同，井底车场简单。1）准备；掘进顺序掘进顺序主斜井副斜井井底

23、车场运输大巷回风大巷回风石门风井采区准备巷道采煤工作面 采 区新鲜风流污风风流煤 流主斜井副斜井井底车场运输大巷回风大巷回风石门风井采区准备巷道采煤工作面 采 区2）生产系统；。3）接替延深4）、巷道的作用（1）、主斜井：用于提升煤炭，有时兼作回风用的斜井，称主斜井。 （2）副斜井：用于矿井辅助提升，兼作进风用的斜井，称副斜井。 2、斜井提升设备提升设备与生产能力有关，而设备的选择又与倾角有关。一般在煤田划分为井田时，各矿井的能力就有一定的根据，基本定下来，然后，设计矿井时，选择提升设备，设备如下： 大型井：皮带、箕斗 大型：串车主井 中型井：箕斗 付井 中型：串车 小型井：串车 小型：中车、

24、无极绳箕斗、串车有单钩和双钩之分，皮带提升时应有检修轨道。倾角：不同的设备，适用于不同的倾角；无极绳绞车适于10，箕斗适于：=2535，皮带适于：16，串车适于：25。3、斜井形式1）、沿煤斜井。小型井，服务年限短，煤质较硬。2）、底板斜井。大多数采用，距煤层法线距离 1520m 。 3）、穿岩斜井（由底板到顶板）（图17-5）4）、反斜井（由顶板到底板）（图17-6）（折返斜井）3）、4）两种情况，均是由于地面条件影响或提升设备的要求造成，而4）完全是由于地面条件的影响，不多用。3.3平硐开拓一、特点1、特点：是一种最简单最有利的开拓方式，具有投资少，占有设备少，施工容易，生产环节少，出煤快

25、，成本低。掘进顺序掘进顺序主 平 硐运输大巷回风大巷风 井采区准备巷道采煤工作面 采 区2、准备：新鲜风流污风风流煤 流主 平 硐运输大巷回风大巷风 井采区准备巷道采煤工作面 采 区3、生产系统二、平硐开拓布置方式1、走向平硐：平硐沿煤层走向布置，相当于大巷一样。（图17-7）2、垂直平硐：平硐垂直煤层走向布置，到煤层底板，布置大巷。（图17-8）3、阶梯平硐：煤层垂高太大，外部或内部集中运下来煤。（图17-9）（在黑板上绘出图说明适用条件、优缺点）三、要求平硐应有流水坡度，煤矸处理在平硐外，条件允许可在硐内。3.4 井筒形式的分析与选择主要讲，立、斜、平开拓的优缺点及运用条件一、平硐开拓1、

26、优缺点：有许多优点，由于少一个提升环节，整个系统简单了；1）、井下出煤可直接外运，无提升环节，系统简单，费用低；2）、地面建筑简单，无井架和绞车房；3）、一般不设井底车场，水仓、水泵房，无需排水设备；4）、施工条件好，掘进速度快，初期工程量小，出煤快。5）、受地形及煤层埋藏条件限制。2、适用条件：山区。在工业广场水平之上有煤。其储量够一个水平的储量。（表61的服务年限，用，则=TAK计算）若条件较好，储量可以同相同井型的第一水平的储量少510年的开采量，可以用平硐开拓。二、斜井开拓1、片盘斜井1）、优点：地面建筑简单，井巷工程量小，投产快，增产潜力大，技术经济指标较好。2）、缺点：井口分散，占

27、地多，接序紧张。 3）、适合条件：煤田位于浅部，露头发育，表土不厚(2030m)水文地质条件简单，地质构造简单。2、集中斜井（优缺点是与立井比较而得）1）、优点（1）、掘进施工简单，速度快；（2）、地面建筑、井筒装备、井底车场简单，提升绞车小；（3）、第一水平石门长度短，采用中央采区时，出煤快；（4）、投资少，建井期短；（5）、延深方便，对生产干扰少；（6）、采用皮带提升时，能力大，可采用自动控制，并可多水平提升；2）、缺点（1）、同样的开采深度，斜井比立井长，辅助经营费用多，如排水通风、供电、水气、设备线长度等。（2）、采用绞车提升时，能力小，钢丝绳磨损严重。（3）、辅助提升能力小，若过长，

28、需多段，管理复杂，能力小；（4）、难以通过特殊岩层。3）、适合条件：煤层埋藏不深、表土不厚、水文地质情况简单、井筒不需特殊施工法施工的缓倾斜及倾斜煤层的井田。三、立井开拓1、优点1）、辅助提升能力大；2）、主井采用大断面时，可安装两套提升设备，能力大；3）、管线短，井筒短，辅助工作容易；4）、可以通过特殊岩层；2、缺点施工困难，地面设施复杂，井底车场布置复杂，投资大等，与斜井相对应。3、适合条件：煤层埋藏较深、表土厚、或水文地质情况比较复杂、井筒需要特殊施工法施工，或多水平开采急缓倾斜的矿井。四、一般情况下立、斜井的适用条件煤层埋藏深度超过400m，或有较厚冲击层，含水层、流砂层等特殊岩层，必

29、须用立井，深度小于300m，可考虑斜井。3.5 综合开拓有时，主付井或风井都采用同一种形式的井筒，技术上有困难，经济上不合理，可考虑用综合开拓。一、立、斜综合开拓1、斜主、立付。斜井用皮带，能力大，副井利用立井，能力也大。1）、特点：充分发挥皮带斜井作为主井提升的优点，克服一般斜井作为副井的缺点。 2）、适合条件：大型井和特大型井；尤其是特大型井采用。（图17-10）2、立主、斜付。主井为立井，副井为斜井 1）、特点：发挥立井提升速度快、能力大、通风排水有利、浅部用斜井作为副井可节约立井施工投资的优点。 2）、适合条件：小型井，中、小型井，特别是中型井，当斜井提升能力不够时采用，此时，付井用斜

30、井足够，主井用立井，能力足够。二、平、立或平斜综合开拓1、 特点：利用平硐开拓井田浅部，利用立井或斜井开拓井田深部。 2、 适合条件：适用各类井型。一般情况下，平硐完成主付井的所有工作，用斜井或立井回风，路线短。有时，用平硐进风路线太长时，可用立井，斜井进风。图1711为立井进风，斜井回风。图1712为前期用平硐，后期用立井，综合开拓的3、主要缺点是：井口分两处，工业广场分散，不利于主、副井的井上、下联系；占地多、煤柱损失大；不利于生产调度。3.6多井筒分区域开拓井型很大时所出现的一种特殊开拓方式，集中程度很大.图1713， 一、多井筒分区式开拓的特点1、 分区式开拓: 在大型或特大型矿井的井

31、田开拓时，为了解决辅助运输、矿井通风困难的问题，把整个井田划分成几个较大的部分，每个部分建立独立通风系统或辅助运输系统的开拓方式，称分区式开拓。 2、 分区式开拓的特点 煤炭由服务于全矿的主井统一提(运)升； 各个分区均有辅助井筒，担负进风和回风任务，有时也承担辅助提升任务； 分区的范围很大，相当于一个中型矿井的井田范围。3、 分区式开拓的适用条件 : 矿井生产能力大于3Mt/a，井田走向长度大于10km，以及瓦斯大，开采深度大于600m，或通风路线长的矿井。 二、多井筒分区式开拓实例(英国赛尔比利矿)1、 矿井概况 : 矿井的走向长度为24km，倾斜长度为16km，总储量约20亿吨，矿井生产

32、能力为10.0 Mt/a，主井两条大皮带，电机2000千瓦，3200m长。分五个区域，每个区域一对立井（做付井用），生产能力200万，4个综采工作面完成，每个50万t/a。（图17-14）。2、 英国赛尔比利矿分区式开拓示意图第四章 井田开拓巷道布置（第十八章内容）本章为井田开拓部分的重点，第二章是基本概念，第三章是开拓方式，而如何确定有关参数及方案，如2.3中开拓方式所解决的问题中，井筒位置，水平标高的确定，水平大巷的布置，是本章的主要内容。4.1 井筒位置的确定 (书上18.3)位置的确定不能从一方面考虑,从开拓布局的整体考虑,如水平的位置，大巷的类型等,它们相互影响。合理的井筒位置应考虑

33、地面情况，井下地质以及生产情况。一、对地面布置工业广场有利每个矿井，都有地面生产系统，行政管理系统，需占有一定的面积的土地。1、场地足够。布置地面生产系统及其工业建筑、行政管理系统。如主付井（绞车房）、洗（选）煤厂、煤仓（场），装车站，办公楼，宿舍，食堂，浴池等。（一般情况下，工业广场的面积为：大型井 0.8 1.1公顷/10万吨，中型井 1.3 1.8公顷/10万吨，小型井 2.0 2.5公顷/10万吨）。2、少占农田，不占良田及重要文化古籍和园林，要避免村庄搬迁及河流改道；3、有较好的工程地质和水文地质条件，避开滑坡，崩岩，溶洞，流沙等地段。森林地区应与林地有足够的防火距离。4、避免井筒和

34、工业广场遭受水灾。井口位置高于最高洪水位，工业广场不受洪水威胁。（解释最高洪水位的意义）5、便于矿井的供水，供电，运输，便于排污，排矸的处理。不影响居民生活。6、充分利用地形，使地面生产系统合理，尽可能少平整土地。对于平硐开拓，主要考虑地面，若地面无太大的限制，则可考虑井下。二、对井下开采有利应使井巷工程量，运输量，维护量，通风效果上达到较佳水平，使工业广场压煤量达到合理。1、走向的位置：在储量中心。此时，运输量最小，通风费用最低，水平接替易。（解释运输量、通风问题）2、倾斜方向的位置1）、斜井：多数在井田边界外。主要考虑地面和所选用设备所要求的倾角而决定地面的位置。2）、立井：主要是第一水平

35、工程量，总工程量和工业广场煤柱的关系。越靠上部，煤柱越少，初期工程量较少，但深部工程量可能大，延深生产环节多等。（图18-10）参考意见：（1）、急倾斜：边界外（图18-11）（2）、近水平：按地面要求（3）、其它：尽可能靠上一点，减少煤损。（4）、底部有特殊岩层时，具体分析。三、对井筒和井底车场掘进和维护有利的位置1、要使井筒尽可能不通过或少通过流砂层、较厚的冲积层及丰富的含水层； 2、要使井筒不通过地质破坏激烈的地带及受采动影响的地区；3、井筒位置要使井底车场有较好的围岩条件。四、风井布置形式中央（并列，边界），对角，分区独立，分区域（画图，优缺点，适用条件）。（图18-12、13、14、

36、15）1、中央并列式布置 （1）、优点：工业场地布置集中，管理方便，井筒保护煤柱损失少。 （2）、缺点：通风路线长，通风阻力大，井下漏风多。 （3）、适用条件：井田范围小，生产能力不大，瓦斯等级低的矿井。 （4）、中央并列式布置的示意图 2、中央边界式(中央分裂式)（1）、优点：通风路线较短，通风阻力较小，井下漏风较小，石门工程量增加不多。 （2）、缺点：工业场地布置分散，井筒保护煤柱较多，当矿井转入深部开采后，需要维护较长的上山回风道。（3）、适用条件：煤层赋存不太深的缓倾斜煤层矿井或煤层赋存较深，沼气涌出量大的矿井。（4）、中央边界式布置的示意图3、对角式通风 （1）、 优点：通风路线长度

37、变化小，风压比较稳定，有利于扇风机工作。（2）、 缺点：风井较多，所需通风设备较多，工业场地布置分散，主、副井与风井贯通需要较长时间。（3）、 适用条件：对通风要求很严格的矿井，如高沼气矿井，煤层易于自然的矿井，有煤和瓦斯突出危险的矿井。（4）、 对角式布置的示意图 4、采区风井通风 （1）、优点 : 通风路线短，采区通风方便，风阻小，矿井建设速度快。 （2）、 缺点 : 风井较多，所需通风设备较多，工业场地布置分散。 （3）、 适用条件 : 井田上部距地表近、采区范围较大的矿井。 （4）、 采区风井通风示意图5、分区式通风（实际是分区域开拓时出现的通风系统）（1）、优点：通风路线短，几个分区

38、可以同时施工，便于处理矿井事故、外运人员及设备。（2）、缺点：工业场地布置分散，占地面积较大，井筒保护煤柱较多。（3）、适用条件：煤层很缓的特大型矿井。4.2 开采水平的划分及上、下山开采水平的多少，主要取决于井田内煤层的斜长和阶段尽寸的大小。一个水平开采的矿井叫单水平开采，两以及其以上，为多水平开采。阶段按标高划分，上下标高一定，阶段垂高便确定了，而水平垂高是指该水平开采范围的垂高，只采一个阶段时，水平垂高就是阶段垂高。两个阶段时，即上下山开采时，水平垂高为两个阶段的垂高。当采用辅助水平、下山开采、辅助大巷时，可能开采的高度很高，图18-3。对于近水平煤层，不划分阶段，将煤层分组。划分水平，

39、再分成盘区或带区。一、合理的水平垂高（针对非近水平煤层而言）应以合理的阶段斜长为前提，并使开采水平有合理的服务年限，利于水平采区接替。1、具有合理的阶段斜长阶段斜长，若分带，则为条带的推进长度，若分区，为采区上山长度。从运输、行人方面考虑。1）、煤的运输对于缓倾斜和倾斜煤层，用自溜运煤或皮带运煤，对斜长的限制不大，15001800m以内，目前的皮带运输，长度可以提高到2500m甚至达到3000m；用刮板运输机时，太长了，运输机台数多，系统可靠性差，中小型矿井用矿车运煤时，应在600m以内。对于急倾斜煤层，溜煤高度不能太长，低于70120m。2）、辅助提升：这是限制斜长的主要因素。应采用一段提升

40、最好。一般采用绞车提升。1.6m绞车，600m长；2.0m，900m长。利用第十四章第六节的单轨吊车设备，齿轨车，卡轨车进行辅助提升，可使辅助提升长度加大到10003000m。用胶轮车和套胶轮轨道车时，长度不受限制。3）、行人条件：对斜长限制不严重，放在次要位置考虑，当长度长时，采用猴车运人。2、具有合理的区段数考虑合适的区段斜长，应为其整数倍来划分为采区。缓倾斜35个区段，倾斜、急倾斜不少于2个，区段太少，不利于工作面接替。3、利于采区的正常接替矿井正常生产期间，应使采区接替正常。矿井有增产采区、减产采区、正常生产区、准备采区。保证矿井产量均衡。生产采区的生产时间应大于准备区的准备时间。这需

41、要采区有一定的储量，当走向长度确定后，倾斜长度的增加会使采区储量增加。这样，分滩到每一米运输大巷、采区石门、上山、采区硐室这一类巷道上的煤量也会增加。4、保证开采水平有足够的服务年限开拓一个水平需掘进许多巷道，工程量大，准备时间长，为保证矿井有一个较稳定的生产期，水平服务年限必须大于延深水平时间（35a）与两水平过渡时间(23a)之和，至少8a以上 。我国有关矿井水平服务年限的规定见下表：矿井井型及水平设计服务年限 井 型 水平设计服务年限(a)缓倾斜煤 层倾 斜煤 层急倾斜煤 层 大型井204020301520 中型井152015201215 小型井各 省 自 定各 省 自 定各 省 自 定

42、 5、经济上有利的水平高度（根据与水平高度有关的费用，随高度增加而减少的费用、随高度增加而增加的费用、与高度变化无关的费用绘出图）H1H2为经济有利高度。根据多年的实际经验，较为合理的水平垂高见下表。（仅作为参考，因为有许多条件达到了300400 m）近水平煤层，在煤区内划分成条带或盘区，盘区的斜长（上山）2500m，下山 1000m，条带斜长可达到2000m ，阶段高度确定后，可考虑下山开采的应用。矿井阶段(水平)垂高井 型开采缓倾斜煤层的矿井(m)开采倾斜煤层的矿井(m)开采急倾斜煤层的矿井(m)大、中型矿井100250100250100150小型矿井601008012080120二、下山

43、开采的应用（图18-1）1、存在的问题可以节省一个水平的布置巷道，能充分利用原有的井巷和设施，节省开拓工程量和基建投资，可延长水平的服务年限，推迟矿井下一水平延深的期限，煤炭无反向运输。但下山开采存在以下几方面的问题1）、运输：向上运输，无法自溜。要求有较大的运输能力；2）、排水：每个采区都需设排水设施，不集中，耗电大。3）、通风：新、污风相邻，易漏风，且风流路线长，阴力大。4）、掘进：下山掘进困难，装岩、排水跑车架。2、适用条件有下列条件，可以避开其缺点，能够采用。（图18-1或绘图说明)1）、16，瓦斯小，涌量小。2）、深部境界不一致，单设一个水平有困难，则最终阶段用下山开采。3）、当开采

44、强度增大，水平储量不够，水平接续紧张，采用在局部地段用下山开采。俗称剃头。3、注意事项1）、上、下山划分的采区尽可能划分一致，利用维护的上山采区巷道回风（风路长），也可利用大巷辅巷回风（当皮带运输，有辅巷运辅助工作）。2）、剃头时，可利用下山通到下一水平，准备下一水平巷道，加快水平的准备。三、辅助水平的应用具有开采水平的性质，但不够。（不担负提煤至地面任务的水平）1、特点：设置阶段大巷，负责运输、通风、排水，但无井底车场。阶段大巷是局部的，不贯穿整个井田。2、适用的情况1）、水平垂高过大。平硐开拓，但上部煤太多（图18-2），使水平高度过大，采区上山太长，局部设有辅助水平，平硐在开始时，无须开

45、到最里面，即深部的位置，可以加快矿井建设；煤层浅部深浅不一，局部水平垂高过大，斜长过长。2）、多水平上下山开采。用辅助水平解决通风、排水问题。（图18-3）600，1050两个水平开采。600以上，水平高度过大，在450设辅助水平（局部，图），由集中上山解决450以上的采区开采（图）600850之间，用下山开采。850设辅助水平，负责600850之间下山开采时的进风、排水、排矸，无正规井底车场，只有辅助运输的简易车场，付井只到850，主井在600。第二水平布置在1050，用斜井延深主井，付井也是斜井，但由850延深至1050，8501050范围由1050开采上山，1050以下用下山开采。这样两

46、个水平开采约一般4个水平开采的深度。3）、急倾斜一般不采用辅助水平。4）、近水平煤层，若煤层间距较大，单独设水平不合理时，设辅助水平。用暗井或溜井联系主水平（上图说明）。四、合理划分开采水平综合考虑前面的三个问题，即水平高度、下山开采、辅助水平。应适应井田地质及开采技术的特点。4.3 开采水平大巷的布置大巷俗称矿井的动脉。合理的大巷布置应有利于矿井建设、矿井生产。大巷也是开采水平布置的关键。首先应了解大巷是干什么的。一、对大巷布置的要求1、大巷运输方式与设备1）、矿车运输架线电机车有7吨、10吨、14吨，蓄电池机车有8吨、10吨、矿车有1、1.5、3吨固定式，3吨、5吨底卸式、7吨侧卸式，还有

47、设备车、材料车、人车。同样有非标准矿车。轨距有600、900的，1、1.5吨固定式、3吨底卸式，用600mm轨距。能统一解决煤炭运输和辅助运输问题，便于不同煤种煤层的分采分运，能适应两翼生产不均衡的变化，不受巷道弯曲程度的限制，便于长距离运输，要求巷道断面大，弯道多时运行速度慢。2）、皮带运输生产能力大，易实现自动化，对巷道坡度及变形量没有严格要求，但要求巷道要直，两翼生产不均衡时，要求设备能力大，需要铺设轨道解决辅助运输问题(皮带主要用于运煤)。有时，需要开辅助大巷，辅助运输占运煤量的20%左右。2、运输设施对大巷的要求1）、皮带运输：大巷要直，允许有坡度（ 17 ）。2）、矿车运输：大巷要

48、平，可以有流水坡度（35），可弯曲，有曲线半径。3、根据井田面积或运输距离选择运输设备一般情况下，井田面积小于10KM2，用皮带，运距小于2km，用皮带。当井田面积大于30 KM2 ，用矿车，运距大于5km，用矿车。中间情况，需比较。（目前，由于生产技术和设备的发展，此种说法有待修正）4、大巷的运输设备大巷运输设备一览表矿井生产能力 ( Mt /a )运 煤辅助运输大巷轨距(mm) 2405t 底卸式矿车1.5 t 固定式矿车900胶带输送机1.5 t 固定式矿车600901803t 底卸式矿车1或1.5 t 6003t 固定式矿车1.5 t 固定式矿车90060 1 t 固定式矿车1 t 固

49、定式矿车6005、大巷的断面及支护断面应满足运输、通风、行人、设管线敷设的要求。（简单叙述井巷工程中的断面设计的过程）。大巷采用双轨、单轨、皮带，有30%的富余能力。二、大巷布置方式（16.3中有分层大巷、集中大巷、分组集中大巷。）1、分煤层大巷：每一个煤层布置一条煤层大巷。利用一条主石门与各大巷联系起来。（图18-4、5）1）、布置：（绘图说明）2）、优点：初期工程量小，反向运输少，出煤快。3）、缺点：总工程量大，煤柱多，维护困难，轨道、管线占用多，生产分散，管理复杂。4）、适用条件：煤层间距大，集中布置有困难。2、集中大巷（图18-6）1）、布置：多个煤层用一条大巷，在最下层煤底板岩石中或

50、煤中（较硬、较薄）。（绘图说明）2）、优点：总工程量少，易维护，生产集中，能力大。3）、缺点：初期工程量较多，煤层间距大时，石门工程量大，反向运输量大。4）、适用条件：煤层间距小的矿井。3、分组集中大巷（图18-7）1）、布置：划分煤组，每组一条集中大巷。各组大巷用一条主石门联系。（绘图说明）2）、优点：生产采区多，能力大；3）、缺点：初期工程量大。4）、适用条件：煤层数多，能分组。5）、分组原则：（1）、煤层间距近的分为一组（间距在全井田范围有可能不一致，如被断层断开，可能相距甚远）。（2）、煤质相同一组，瓦斯涌出量相差太大的分开，有突出、突水危险的分开。6）、同采组数：不多于2个。4、几种

51、布置方式的比较、应用间距是分组的主要依据，当间距 50m的煤层，可划为一组（一般的30m ）。当间距大于70m 时，分开，在50(30)70m 之间，要进行比较。内容见书中332页的论述（简单说明大巷由煤巷变岩巷再回到煤巷的变化过程和原因，与开采技术、掘进技术的发展密切相关，提醒学生毕业设计时应特别注意）另外，在煤层间距较小但煤层数多，煤层总的间距大，为开采时能够尽快出煤，有采用集中布置的条件，也可以采用分组集中布置，加快矿井出煤，图18-8。三、运输大巷位置的选择主要是在煤层内，还是底板岩石内及距煤层的间距大小。1、煤层大巷1）、优点：（1）掘进易、速度快、投资少；（2）可探明煤层状况；（3）出煤快、见效快，对环境保护有利。2）、缺点：（1）、维护困难，费用大，受采动影响严重；（2）、大巷的坡度和方向不易保证；（3）、煤柱损失大，上下两侧各需留40 50m，易发火。3）、适用条件：中、小型矿井，采用分层大巷布置。特殊情况，如底板附近有含水层或岩石软；煤无自燃发火危险且较硬的条件下。2、岩石大巷优缺点与煤层大巷相对应。多数矿井采用。其位置应避开支承压力的影响。 h=1530m，考虑采区用岩石上山，集